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Propagazione delle onde sismiche - Come distinguerle, Sistemi di difesa dai terremoti

geografia

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Propagazione delle onde sismiche

Come distinguerle

Una parte dell'energia che si libera all'ipocentro si propaga come onde sismiche attraverso le rocce circostanti, che si comportano come corpi elastici.

I movimenti all'ipocentro provocano però diversi tipi di onde ; inoltre la composizione eterogenea della terra fa sì che le onde si propaghino attraverso materiale diversi, e vadano quindi incontro a fenomeni di riflessione o rifrazione. Onde che si dirigono inizialmente in profondità possono essere rimbalzate verso la superficie, interferire con altre onde a seconda delle loro caratteristiche e del loro periodo. Nell'epicentro, il punto sulla superficie terrestre posto sulla verticale all'ipocentro, giungono una tale quantità di onde sismiche confuse e sovrapposte che le strumentazioni vicine vanno fuori scala o forniscono dati inutilizzabili.

Molto più significativi sono i dati rilevati dagli strumenti posti a una certa distanza dall'epicentro, perché le onde sismiche si propagano a velocità differenti e quindi possono venir registrate in sequenza d'arrivo.

Caratteristiche dei vari tipi di onde

Si distinguono così :

1)    onde di compressione, anche dette onde primarie o onde P ;

Al loro passaggio la roccia subisce variazioni di volume nella direzione di propagazione dell'onda stessa.

Queste hanno velocità compresa tra i 4 e gli 8 km/s e possono propagarsi in qualsiasi mezzo materiale (aria, acqua, magma, rocce solide) e quelle che arrivano in superficie provocano spostamenti d'aria a frequenze in parte udibili dall'orecchio umano (il rombo sordo che accompagna l'inizio di un terremoto).

2)    onde di taglio, dette anche onde secondarie o onde S.

Al loro passaggio le particelle compiono delle oscillazioni perpendicolari alla direzione di propagazione. Hanno velocità più bassa rispetto alle onde P, compresa tra i 2,3 e i 4,6 km/s. Hanno l'importante caratteristica di non potersi propagare attraverso i fluidi. Infatti nei fluidi le particelle che si muovono non trascinano con sé le altre particelle, perché le forze d'attrazione tra di esse sono più deboli che nei solidi. Quindi le onde S si smorzano rapidamente nel magma. Al loro passaggio le rocce cambiano di forma, ma non di volume.

E queste fanno parte delle onde di volume o onde interne che si generano all'ipocentro ma non raggiungono la superficie.

Quando le onde interne raggiungono la superficie danno origine alle onde di superficie che si propagano dall'epicentro lungo il suolo e sono di due tipi :

3)    onde di Rayleigh o onde R ;

Prendono il loro nome dal matematico John W. Strutt, meglio noto come Lord Rayleigh, dal quale furono previste nel corso dei suoi studi sulla propagazione di onde nei mezzi elastici. Al loro passaggio le particelle compiono un'orbita ellittica su di un piano perpendicolare alla direzione di propagazione, come avviene su uno specchio d'acqua increspato.

4)    onde di Love o onde L.

Furono previste e descritte teoricamente dal matematico A. Love. Al loro passaggio le particelle oscillano trasversalmente alla direzione di propagazione, ma solo sul piano orizzontale. Sono più lente delle onde S da cui derivano, hanno velocità tra 2,7 e 3 km/s. Compiono tragitti lunghissimi, fino a compiere più volte il giro della Terra e poi tornare indietro.

Oscillazioni Libere

Si producono quando si perturba un oggetto in stato di equilibrio e poi lo si lascia libero di muoversi (è il caso di una campana, o della corda di un violino). Un forte terremoto fa vibrare l'intero globo terrestre, producendo movimenti impercettibili che solo in anni recenti è stato possibile individuare. Le vibrazioni di un corpo dipendono solo dalla natura del corpo stesso. Ecco perché le oscillazioni provocate dai sismi sono per noi una preziosa fonte di informazioni nello studio della struttura interna del pianeta.

Sistemi di difesa dai terremoti

- 1975 Haicheng nella Cina settentrionale : terremoto 7,6 magnitudo, previsto dai sismologi, poche centinaia di vittime.

- 1975 estate, Tangshan a 400 km da Haicheng : terremoto 8 magnitudo : 650.000 morti.

Previsione deterministica (basata su fenomeni premonitori)

- dilatanza (microfratture che allargano le dimensioni delle rocce, precorrono la spaccatura definitiva).

- riduzione del 10-15% velocità onde P. A sei mesi : terremoto magnitudo 6. A un anno : terremoto magnitudo 7. Fino a dieci anni : terremoto magnitudo 8.

- fuoriuscita di gas radon (crepe nelle rocce, maggiore superficie rocciosa esposta all'aria).

Previsione statistica (basata su osservazioni statistiche, complementare a quella deterministica)

- La cartina : poche zone concentrate sono ad alto rischio sismico.

- Cataloghi sismici : storia di tutti i sismi in un certo territorio per un certo periodo di tempo.

- Periodicità : i fenomeni sismici sono dovuti a spostamenti tettonici (spostamenti che possono durare molto tempo e svolgersi in modo molto costante), quindi si ripetono in un certo territorio in modo abbastanza regolare.

- Sistema del gap sismico : in regioni ad alto accumulo di energia elastica, come i territori lungo le fosse di subduzione, esistono zone nelle quali da un periodo piuttosto lungo di tempo non si verifica un terremoto. Questo significa che l'energia accumulata col passar del tempo non si è mai scaricata, creando un vuoto sismico. Per queste zone è piuttosto facile prevedere futuri sismi e quindi concentrare lì strumenti e ricerche.

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